[PDF] ENTRAINEMENT PHYSIQUE-CHIMIE TS Méthode pour écrire une

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ENTRAINEMENT PHYSIQUE-CHIMIE TS

Méthode pour écrire une équation d"oxydoréduction Alcootest : transformation entre l"éthanol et les ions dichromate Cr

2O72-(s) / Cr3+(aq) CH3CO2H(aq) / CH3CH2OH(g)

Orange Vert

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Exercice 1 : Couples rédox Écrire les ½-équations des couples Oxydant/Réducteur suivants : 1) O3(g)/O2(g) 2) HClO(aq )/ Cl2(g) 3) O2(g) / H2O(l) 4) NO3-(aq) / NO(g)

Exercice 2 : Identifier des couples Ox/réd

Identifier les couples ox/réd et écrire les demi-équations dans le sens où elles se produisent.

a) 2 Hg (s) + 2 Ag+(aq) ® Hg22+(aq) + 2Ag(s)° b) 2 H +(aq) + Zn(s) ® H2(g) + Zn2+(aq) Exercice 3 : Réactions d"oxydoréduction avec le fer par action d"un acide

Écrire les demi-équations électroniques puis l"équation de la réaction qui se produit entre :

1) le fer métallique et les ions H

+(aq) de l"acide chlorhydrique conduisant à la formation d"ions Fe2+.

2) le fer métallique et les ions NO

3- de l"acide nitrique conduisant à un dégagement de monoxyde d"azote.

Données : couples redox Fe

2+(aq)/Fe(s) ; H

+/H2(g) ; NO3-(aq)/NO(g) ; Exercice 4 : Action de l"acide chlorhydrique sur de l"aluminium SANS CALCULATRICE On introduit une masse m1 = 0,270 g de poudre d"aluminium dans un volume V2 = 24 mL de solution d"acide chlorhydrique (H +(aq) + Cl-(aq)) de concentration c2 = 1,00 mol.L-1. Des ions aluminium (III) Al3+(aq) se forment et du dihydrogène H

2(g) se dégage.

1) Écrire l"équation de la réaction d"oxydoréduction qui traduit la transformation observée.

2) Quelle espèce chimique joue le rôle d"oxydant ? de réducteur ?

3) Quelle espèce chimique est oxydée ? réduite ?

4) Compléter littéralement le tableau d"avancement ci-dessous.

Avancement 

État initial x = 0 n1 = n2 = c2.V2

État intermédiaire x 3x

État final xmax

En déduire la composition finale en quantité de matière (exprimée en mmol) du système étudié.

5) Quel est le volume de dihydrogène dégagé dans les conditions de l"expérience à la température de 20°C

sous la pression de 1,0 bar ? Aide au calcul : 12×8,31×293 = 29217,96 Données : Couples Ox/réd Al3+(aq) / Al(s) H+(aq) / H2(g) Constante des gaz parfaits : R = 8,31 Pa.m3.K-1.mol-1 1 bar = 105 Pa

M(Al) = 27,0 g.mol

-1

ENTRAINEMENT- Correction

Exercice 1 : Couples redox

1) O3 + 2 H+ + 2 e- = O2 + H2O 2) 2 HClO + 2 H+ + 2 e- = Cl2 + 2 H2O

3) O

2 + 4 H+ + 4 e- = 2 H2O 4) 4 H+ + NO3- + 3 e- = NO + 2 H2O

Exercice 2 : Identifier des couples Ox/réd

a) Ag+/Ag Ag+(aq) + e- = Ag(s) Hg

22+/Hg 2Hg(s) = Hg22+(aq) +2e-

b) Zn

2+/Zn. Zn(s) = Zn2+(aq) + 2 e-

H + (aq) / H2(g) 2H+(aq) + 2 e- = H2(g) Exercice 3 : Réactions d"oxydoréduction avec le fer par action d"un acide

1) 2H+(aq) + 2 e- = H2(g)

Fe (s) = Fe2+(aq) + 2 e- 2 H +(aq) + Fe(s) = H2(g) + Fe2+(aq) 2) NO

3-(aq) + 3e- + 4H+(aq) = NO(g) + 2H2O(l) X2

Fe (s) = Fe2+(aq) + 2 e- X3 2 NO

3-(aq) + 3 Fe(s) + 8 H+(aq) = 3 Fe2+(aq) + 2 NO(g) + 4 H2O(l)

Exercice 4 : Action de l"acide chlorhydrique sur de l"aluminium

1) Al(s) = Al3+(aq) + 3e- (1) 3) oxydation de Al

2H +(aq) + 2e- = H2(g) (2) réduction de H+

2×(1) + 3×(2) donne : 2 Al

(s) + 6 H+(aq) = 2 Al3+(aq) + 3 H2(g)

2) L"aluminium Al

(s) cède des électrons, c"est le réducteur. H+ gagne un électron, c"est l"oxydant. 4) 2 Al (s) + 6 H+(aq) = 2 Al3+(aq) + 3 H2(g)

État initial n1 = 1m

M(Al) n2 = c2.V2 0 0

État intermédiaire n1 - 2x n2 - 6x 2x 3x

Etat final n1 - 2xmax n2 - 6xmax 2xmax 3xmax

Si l"aluminium est le réactif limitant : n1 - 2xmax = 0 donc xmax = 1 1n m=

2 2M(Al)

xmax =

20,270 27,0 10

2 27,0 2 27,0

-´=´ ´ = 5,00 mmol Si l"ion hydrogène est le réactif limitant : n

2 - 6xmax = 0 donc xmax = 2 2 2n c .V=6 6

xmax = 1,00 0,024 6

´ = 4,0 mmol

L"ion H

+ donnant le plus petit avancement final est le réactif limitant.

Composition finale du système chimique : n

Al = n1 - 2xmax = 1m

M(Al) - 2xmax

nAl = 2

30,270 27,0 108,0 1027,0 27,0

-´- ´ = = 10,0.10-3 - 8,0.10-3 = 2,0.10-3 mol = 2,0 mmol nH+ = 0 mmol le réactif limitant est totalement consommé. nAl

3+ = 2xmax = 8,0 mmol

nH

2 = 3xmax = 12,0 mmol

5) V(H2) = (nH2.R.T)/P = (12,0´10-3 ´ 8,31 ´ 293) / (1,0´105) = 2,9´10-4 m3 = 0,29 L.

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